J-PARC E14 KOTO 実験 ビーム形状測定 京都大 高橋 剛 他 J-PARC E14 KOTO Collaboration 2016/8/1 1

K TO 実験 KL → π νν 崩壊 – 崩壊率が小林益川行列の η に比例 – 理論的不定性が小さい – ＳＭの精密検証、 New Physics の探索 – SM Br(KL→π νν)=2.5× /8/12 O

測定原理 2016/8/13 2γ + nothing KL γ γ ν ν ハロー中性子 → バックグランド

K TO 実験スケジュール ２００９年春～２００９年９月 – KL Beam Line ハドロンホール ２００９年１０月～２０１０年２月 – Beam Survey 実験 Beam Profile 測定（本講演） KL 生成数測定（ → 塩見公志氏 京大） neutron / γ 測定 etc… ２０１０年秋 – Engineering Run ２０１１年 – Physics Run 2016/8/14 O

Neutral Beam Line – Long Beam Line → remove short-lived particle – Magnet → sweep out charged particle – Pb absorber → reduce gamma KL Beam Line 2016/8/15 Beam Line の特徴 – “Well Collimated Beam” 非常に細く絞ったビーム – “Clean Beam” Beam halo が少ない。 MC

KL Beam Line 2016/8/16 1 st Collimator Upstream / Downstream 2 nd Collimator Upstream / Downstream Moving Points → ビームプロファイルモニターが必要！ ! magnet Beam → Common Target コリメータを動かしてビームを調整する。

ビームプロファイルモニター GOH Monitor – ｼﾝﾁﾚｰﾃｨﾝｸﾞ ﾌｧｲﾊﾞｰ – MAPMT X/Y Profile 即時表示 Periscope – 蛍光板 – CCD カメラ ビームを視覚的に見る 2016/8/17 SP Counter – PWO – ﾌﾟﾗｽﾁｯｸｼﾝﾁ – 自動ｽﾃｰｼﾞ X/Y Profile 精密測定

コンピュー タ 高インピーダン ス 積分回路 高インピーダン ス 積分回路 GOH Monitor Graphical Online High-flux Monitor – High impedance RC integration circuit τ=RC~ 数百 μs(time structure mode) ~ 数百 ms(profile mode) – 16ch Sampling ADC Max 100kHz USB interface 安価 2016/8/18 Scintillating Fibers MAPMT Sampling ADC

GOH Monitor (Time Structure Mode) Only 1ch readout, τ~100μs, 10kHz Sampling 2016/8/ /16 Beam 1 Spill 構造 (time [ms]) (time [ms])

GOH Monitor (Profile Mode) Signal in 1 spill. 2016/8/110 All Fibers readout 1.5ms sampling τ~ 数百 ms~ 数 s /8 Beam Profile ！ 50% 25% 10% 75% 50% 25%

2016/8/111 Simulation Edge の動き に注目 Edge の動き に注目

2016/8/112 Simulation Edge の動き に注目 Edge の動き に注目

2016/8/113 Simulation Edge の動き に注目 Edge の動き に注目

2016/8/114 Simulation Edge の動き に注目 Edge の動き に注目

2016/8/115 Simulation Edge の動き に注目 Edge の動き に注目

2016/8/116 Simulation Edge の動き に注目 Edge の動き に注目

2016/8/117 Simulation Edge の動き に注目 Edge の動き に注目

コリメータがずれているときは、片側の Edge だ けがコリメータに連動する。 真っすぐ並ぶ位置を境に、逆側の Edge が動くよ うになる。 Edge の動きが逆側に移る位置を探せばよい。 2016/8/118

2016/8/119 測定データ

2016/8/ C1U position (mm) C1U position (mm) Beam Edge 動き Edge の 動き始め Edge の 動き始め

2016/8/121 GOH Monitor (Profile Mode) Optimized Arbitrary Unit.

2016/8/122 SP Counter Scanning Profile Counter PWO Crystal + Plastic Scintillator + Scalar Scanning with XY moving stage Arbitrary Unit. Preliminary

2016/8/123 Periscope 蛍光板 ミ ラー Beam CCD カメラ Ｄｉｓｐｌ ａｙ

ビームは四角かった・・ 2016/8/1 24

まとめ 今回の Beam Survey 実験で Beam Profile の測定、お よびコリメータのアライメントを行った。 コリメータの移動に対する Beam 形状の変化を GOH Monitor で見ながら最適化。 続いて SP Counter で Beam をスキャン・計数し、 ビーム幅・ halo/core がＭＣの結果を再現してい ることを確認。 Periscope で２次元像も確認。 コリメータ位置を最適化する手法を確立。 さらなる改良を加え、本実験でのビームアライ メントに活かす。 2016/8/125

Backup Slides 2016/8/1 26

2016/8/127

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GOH Monitor Graphical Online High-flux Monitor – Scintillating Fibers + 64ch MAPMT + Sampling ADC – Fiber size 1.5mm 角 – 120ch/plane (X-plane/Y-plane) – 180mm × 180mm – High impedance RC integration circuit τ=RC~100μs(time structure mode) ~100ms(profile mode) – 16ch Sampling ADC Max 100kHz, USB interface, cheap 2016/8/129 ﾀｰﾄﾙ工業 TUSB-1612ADSM-2 Scintillating Fibers MAPMT Sampling ADC